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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INTENTION la société:MAGNESIUM ELEKTRON LIMITED " Perfectionnements relatifs à la production de profilés de magnésium ou d'alliage à base de magnésium". Priorité d'une demande de brevet déposée en Grande-Bretagne le 18 mai 1945,
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La présente invention est relative à la production de profilés de magnésium ou d'alliage à base de magnésium ayant des formes et des dimensions telles que celles obtenues normalement par extrusion. Ainsi , ces profilés peuvent se présenter sous forme de barres allongées de section transversale circulaire, hexagonale, carrée, plate ou autre, parmi lesquelles des barres de faible épaisseur . L'invention est également relative à la production de feuilles d'alliage de magnésium.
On sait depuis longtemps que des alliages de magnésium ne peuvent être soumis à une déformation plastique à grande ,
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vitesse, étant donné qu'on aboutit ainsi à la destruction la -r-J:ce métallique . Ainsi , dans '3iugnesiur and Its Alloys, lf Q4ltt
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de Haughton et Prytherck, publié par H.M. Stationery Offi- ce, à Londres pour le "Department of Scientific and Industrial Research, page 18, on constate que le magnésium et ses alliages sont très sensibles à la vitesse à laquelle une déformation leur est appliquée , de fait est d'une importance pratique primordiale , et on a démontré à plusieurs reprises que certains parmi les alliages de magnésium les plus durs qui ne peuvent êtrelaminés à grande vitesse deviennent aisément usinables à des vitessesplus faibles.
L'ouvrage pprécité cite alors un article de Schmidt paru dans "eitschrift fÜr Metallkunde 1933, 25, 229, pour appuyer sa thèse, suivant laquelle le degré de déformation qui peut être appliqué à des cristaux de magnésium sans rupture de ceux-ci est une constante à chaque température donnée.
Cette notion est née par expérience lors de l'extrusion, qui constitue le procédé adopté le plus communément jusqu'ici pour la production des profilés susdits. De faibles vitesses d'extrusion, par exemple, de 4 à 20 pieds par minute , sont utilisées pour les alliages les plus durs, tels que ceux contenant 6 % d'aluminium, les vitesses d'extrusion croissant jusqu'à environ 60 pieds par minute pour d'autres alliages, tels que ceux contenant uniquement du manganèse comme addition d'alliage . La vitesse d'extrusion dépend dans chaque cas de la difficulté d'extrusion du profile et de la quantité de travail à imposer au métal.
L'emploi de vitesses plus élevées est accompagné de la formation de fissures ou d'autres imperfections dans le métal, ces défauts rendantl'utilisation de ces vitesses plus élevées impraticables.
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De plus, des prof liés tels que ceux produits jusqu'à présent par extrusion ont une "directionalité" prononcée c' est-à-dire que les chiffres obtenus à la suite d'essais mécaniques pratiqués longitudinalement diffèrent considérablement des chiffres obtenus à la suite d'essais prstiqués transversalement ou suivant une direction faisant avec la direction longitudinale un angle appréciable, une différence généralement de l'ordre de plusieurs tonnes par pouce carré apparaissant aussi bien dans l'essai de traction que dans l'essai de résistance à la rupture .
Un procédé pour l'optention de barres et profilés en acier, également beaucoup employé pour le bronze, est le laminage entre des cylindres possédant des rainures périphériques de forme appropriée, qui entourent le métal.
Pour le magnésium et les alliages de magnésium, on pouvait toutefois supposer que, pour des déformations substantielles et une réduction de la surface transversale, ce procédé devait vraisemblablement donner lieu à un risque plus grand de fendillement que l'extrusion, et que dèslors il devait être nécessaire d'opérer à des vitesses de production encore plus faibles.
La nécessité de vitesses de déformation faibles est certaine pour le laminage en feuille. Il est à noter cependant, que le brevet américain n 2.314.010, publié récemment, cite des exemples de feuilles laminées à des vitesses allant jusqu'à 600 pieds par minute . Toutefois, le laminage à vitesses élevées suivant ce brevet américain n'a été réalisé qu'avec une matière qui a été amenée préalablement à un état de façonnage grossier .par extrusion. D'autre part, les réductions de degré important n'ont été réalisées sur cette matière que pendant des stades finaux de la production d'une fine feuille (après que le métal a déjà forte-
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ment été travaillé par laminage).
O'est ainsi qu'une feuille de"0,1 à 0,15" d'épaisseur a été laminée à vitesse élevée jusqu'à une épaisseur de "0,03 à 0,06 ". des exemples de laminage en feuille , vitesse élevée ne permettent de supposer en aucune manière que des profilés puissent être obtenus de la même façon, étant donné que la déformation est beaucoup plus complexe et profonde lorsqu'il s'agit de profilés.
C'est pourquoi, on peut affirmer à coup sûr que les connaissances techniques actuelles indiquent que le laminage de profilés de magnésium et d'alliage de magnésium pades rouleaux rainurés est impraticable , en tant que procédé économique de production. Toutefois, la demanderesse a codsta té qu'il est à présent possible d'obtenir avec succès des profilés de magnésium ou d'alliage à base de magnésium tels que définis ci-dessus, en laminant une ébauche à des vitesses commercialement praticables, entre des rouleaux qui entourent sensiblement le Métal. Une vitesse de cinquante pieds par minute peut être définie comme étant la vite=;se minimum pour transformer par laminage une ébauche coulée en une pièce grossièrement façonnée.
De plus, de grosses pièces coulées peuvent ainsi être transformées par laminage en pièces de structure grossièrement façonnée qui sont encore suffisamment grosses pour servir de pièces "brutes" à partir desquelles on peut ohtenir des profilés laminés, les propriétés mésaniques des profilés obtenus étant égales ou supérieures à celles communément obtenues par des procédés connus antérieurement. mans le out de les défanig, les pièces coulées auront une section transversale minimum de cent pouces carrés.
On a également constaté que l'invention peut être utilisée dans la production de feuilles laminées. Il y a
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quelques années il était difficile, voir même impossible, de produire des feuilles de magnésium ou d'alliage de magnésium pour buts commerciaux par laminage direct d'une plaque coulée . On avait déjà dès lors proposé dans le brevet anglais de la demanderesse nt 369.881 d'extruder ou de forger une ébauche préalablement au laminage . L'extrusion et le forçage impliquaient de faibles vitesses et d'autres diffi- cultés , d'où augmentation subséquente du coût des feuilles.
Le laminage direct d'une feuille à partir d'une plaque coulée a été accompli par un procédé défini dans le brevet anglais de la demanderesse ne 542.376. ce procédé exige cependant beaucoup de soin et une mise au point précise, surtout lorsqu'on travaille certains alliages durs. La présente invention a pour objet la production d'une pièce laminée à des vitesses commercialement pratiuables, une feuille à propriétés mécaniques très satisfaisante pouvant être obtenue par laminage à partir de la dite pièce.
Suivant l'invention, des profilés ôu feuilles de magnésium et d'alliages de magnésium sont obtenus par laminage d'une grosse ébauche coulée, ayant une section transversale d'au moins cent pouces carrés,entre des rouleaux ou cylindres qui entourent sensiblement le métal, et à des vitesses d'au moins cinquante pieds par minute , de manière à amener l'ébauche à un état de structure grossièrement façonnée tout en la maintenant suffisamment grosse pour la faire servir depièce destinée à être laminée en profilé,la dite pièce étant subséquemment réchauffée et laminée de manière à former un profilé.
Les rouleaux peuvent se présenter sous la forme de deux rouleaux rainurés de manière appropriée . Il est bien entendu que certains petits intervalles ménagés entre les rouleaux peuvent rompre la continuité autour du métal,
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mais de tels rouleaux qui entourent le métal, sauf aux endroits des dits intervalles, entoureront "sensiblement" le métal dans l'esprit de la présenta invention. L'épais- seur de l'ébauche coulée sera , en général, largement su- périeure à trois pouces, par exemple de cinq à vingt pouces.
L'ébauche peut être laminée un certain nombre de fois entre des rouleaux rainures possédant des ouvertures de section progressivement plus faible, de sorte que la pièce coulée est soumise à des réductions appropriées à cha- que passage . des réductions peuvent s'élever jusqu'à 50% ou plus après plusieurs passages entre les rouleaux. que Le degré total de réduction sera suffisant pour/la totalité de l'ébauche soit 'sensiblement amenée à l'état façonnée, et sous une forme convenant pour la transformation par laminage en profilés ou feuilles .
lorsque l'ébauche a été amenée à l'état façonné, elle se présente sous forme allongée et peut être coupée en tronçons pour la transformation par laminage en profilés ou pour la transformation par laminage transversal .et laainage final en feuille d'épaisseur voulue . Les rouleaux normaux non pourvus de rainures seront utilisés pour la transformation par laminage de la pièce brute en feuille.
Après son premier passage entre les rouleaux, l'ébau- che peut être amenée à travers les rouleaux rainures à des vitesses élevées, d'au moins 100 pieds par minute,et de préférence d'au moins 200 pieds par minute, soit par exeu- ple à une vitesse variant de 300 à 600 pieds par minute et plus . De cette manière, l'ébauche peut être transformée en une pièce brute t une vitesse de production plms rapide qu'il n'est possible par extrusion et forgeage.
Le laminage final de la feuilleau moyen de rouleaux
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non rainurés peut alors être effectué aussi à des vitesses similaires.
L'apparition de fissures de coin qui a toujours cons- titué une source d'ennuis dans la production de feuilles laminées est réduite à un minimum grâce à la présente in- vention.
Des profilés et des feuilles peuvent être produits suivant la présente invention, dans lesquels la "directiona- lité" est sensiblement absente, c'est-à-dire que les chif- fres résultant d'essais mécaniques longitudinaux et trans- versaux (ou suivant une direction formant un angle appré- ciable avec la direction longitudinale) sont approximative- ment égaux' Ainsi on neconstate qu'une différence de l'or- dre de un à quelques dixièmes de tonne par pouce carré dans les essais de traction et de rupture, et une différence de l'ordre de un pour cent environ au point de vue allon- gement par deux pouces.
Comme on le voit, les résultats sont sensiblement différents des propriétés de profilés et de feuilles obtenus par les procédés normaux, et ces résultats très surprenants ont une valeur considérable pous certaines applications. résultat
Un suppose que le très surprenant d'après lequel le magnésium et les alliages de magnésium sont laminés,grâce à la présente invention, sans altération par fendillement, est principalement ou entièrement du au fait que des vites- ses élevées de laminage provoquant une déformation substan- tielle créent un dégagement de chaleur qui maintient ou augmente la température du métal- Ce fait a, s'il se pro- duit, moins d'influence sur le laminage de l'acier,du bronze et de cuivre, où des températures initiales plus élevées sont utilisées et où les métaux ont des chaleurs spécifiques volumétriques beaucoup plus élevées.
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Les alliages dont il s 'agit dans la présente invention
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sont fou-! <.:eux -.;0 nt en':. nt .30 % ou ...11,,] de .aajnésiun, et i*é-1=ilc-1=;-1: les alliages contenant du zirconium suivant le brevet anglais n 511.137 au nom de la demanderesse.
Des alliages ne contenant pas de zirconium ont également été transformés en profilés par laminage. Parmi ces derniers alliages, il convient de mentionner l'alliage connu sous la dénomination "Elektron" (marque déposée) AU. 503, et un alliage de magnésium contenant cinq pour cent d'aluminium et un faible pourcentage demanganèse.
Bien que des températures d'environ 500 C. aient été jugées appropriées pour le laminage initial de l'ébauche coulée, particulièrement pour les premiers puisages,des tempe . ratures plus faibles peuvent ètre employées surtout pour les derniers passages ;dans certains cas on peut même faireusage de faibles températures de l'ordre de 250 C ou 200 C.
Des alliages contenant des constituants à faible point de fusion sont, de préférence, soumis à un traitement calorifique en solution , préalablement au laminage.
Différentes vitesses de laminage peuvent être employées à différents stades de la production, les vitesses les plus élevées étant, de préférence , utilisées pendant les derniers passages.
Les rainures pratiquées dans des rouleaux,sont, de préférence, disposées suivant des formes successivement différentes, de manière à soumettre la pièce à des déformations en sens opposés peuvent qu'elle passe entre les rouleaux.
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